实验研究
1型糖尿病大鼠视网膜基因启动子区域的甲基化水平变化及其意义
中华实验眼科杂志, 2020,38(4) : 291-299. DOI: 10.3760/cma.j.cn115985-20190616-00262
摘要
目的

研究1型糖尿病(T1D)大鼠视网膜基因启动子区域甲基化水平,并探讨其与T1D引起的视网膜损伤之间的关系。

方法

采用随机数字表法将20只8~10周龄雄性SD大鼠分为对照组和T1D组,每组10只。T1D组大鼠采用鼠尾静脉注射链脲佐菌素(STZ)法建立大鼠T1D模型,对照组同法注射等容积枸橼酸钠溶液。于注射前和注射后每周监测2个组大鼠体质量,于造模后3 d和5周监测各组大鼠血糖浓度。采用甲基化DNA免疫共沉淀-芯片(MeDIP-chip)技术分析对照组与T1D组大鼠视网膜基因启动子区CpG岛的甲基化状态,并进行基因富集的基因本体(GO)分析和通路分析。

结果

与对照组比较,T1D组大鼠出现体质量减轻、多饮、多食、多尿等典型表现。与对照组比较,T1D组大鼠视网膜中共鉴定出1 478个差异性甲基化位点,包括689个高甲基化和789个低甲基化位点,其中768、365和345个差异性甲基化位点分别位于高、中、低CpG岛密度启动子上。GO分析显示,差异性甲基化基因影响了蛋白结合等分子功能。通路分析显示,高甲基化基因与丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和钙信号通路有关,而低甲基化基因与MAPK、Notch及谷氨酸能突触信号通路有关。

结论

与对照组大鼠比较,T1D大鼠视网膜中多数基因的甲基化水平发生变化,这些启动子区域的差异性甲基化为糖尿病视网膜病变(DR)分子机制的阐明以及新型治疗靶点的确定提供了依据。

引用本文: 李亚红, 耿超, 刘胜男, 等.  1型糖尿病大鼠视网膜基因启动子区域的甲基化水平变化及其意义 [J] . 中华实验眼科杂志, 2020, 38(4) : 291-299. DOI: 10.3760/cma.j.cn115985-20190616-00262.
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糖尿病是以血糖水平异常升高为主要特征的代谢紊乱综合征,已成为21世纪公共卫生面临的重大挑战[1,2]。截至2017年全球约500万20~99岁年龄段人群死于糖尿病。国际糖尿病联合会预测,到2049年将有6.93亿人罹患糖尿病,比2017年增加2.42亿人[3]。此外,2017年全球糖尿病患者医疗费达8 500亿美元[3]。1型糖尿病(type 1 diabetes,T1D)是自身免疫性T细胞破坏胰岛β细胞后,胰岛素分泌绝对不足所致[4]。糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的严重眼部并发症,是工作年龄人群首要的致盲因素[2,5,6]。DNA甲基化是对基因启动子区域的CpG岛进行甲基化修饰,在转录水平调控基因表达的表观遗传学调控方式。研究表明,DNA甲基化是细胞维持生理功能所必需的,与疾病发生和发展密切相关,DNA甲基化异常可导致T1D发病率增加[7,8,9,10]。目前,甲基化DNA免疫共沉淀芯片(methylated DNA immunoprecipitation-chip,MeDIP-chip)是分析基因组DNA甲基化准确、可靠的高通量技术手段,可检测全基因组范围内的甲基化位点以及甲基化水平,揭示启动子甲基化对基因表达的调控[11,12],但糖尿病引起的视网膜损害是否存在基因启动子区域的甲基化水平变化及其涉及的功能通路鲜有研究。本研究中采用MeDIP-chip检测T1D大鼠模型视网膜中基因启动子区域的甲基化状态,探究调控DR发生和发展的表观遗传学机制,为寻找DR新型分子治疗靶点提供思路。

 
 
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